双质量飞轮扭矩容量的仿真方法、控制装置、双质量飞轮与流程

1.本文涉及但不限于车辆技术领域，尤其涉及一种双质量飞轮扭矩容量的仿真方法、控制装置、双质量飞轮。


背景技术：

2.传统动力总成双质量飞轮的扭矩容量设计，扭矩容量定义为发动机额定扭矩乘以相应的安全系数。但针对混合动力车辆，由于发动机与电机需要协同作用于双质量飞轮，因此，传统动力飞轮扭矩容量定义方法已不适用于混合动力所用飞轮的开发。
3.需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。


技术实现要素：

4.本技术的目的是，提供一种双质量飞轮扭矩容量的仿真方法、控制装置、双质量飞轮。所述双质量飞轮扭矩容量的仿真方法可在产品开发之初，基于搭建的换挡工况的一维扭振模型，对双质量飞轮的核准扭矩容量进行仿真设计，以规避后期产品的整改，缩短产品的研发周期，降低整个动力系统的研发成本。
5.本技术实施例的技术方案如下：
6.一种双质量飞轮扭矩容量的仿真方法，包括：
7.搭建换挡工况的一维扭振模型；
8.基于所述一维扭振模型，计算出发动机施加给双质量飞轮的驱动扭矩以及电机施加给双质量飞轮的制动扭矩，以获取双质量飞轮的初始扭矩容量；
9.基于所述一维扭振模型，输入换挡策略，以获取所述双质量飞轮的最大瞬态扭矩，根据获取的所述最大瞬态扭矩对所述初始扭矩容量进行评估，以获得所述双质量飞轮的核准扭矩容量。
10.在双质量飞轮开发之初，根据换挡工况搭建一维扭振模型，基于一维扭振模型，计算获得发动机施加给双质量飞轮的驱动扭矩以及电机施加给双质量飞轮的制动扭矩，利用换挡策略从一维扭振模型中获取最大瞬态扭矩，再利用最大瞬态扭矩对初始扭矩容量进行验证，以获得核准扭矩容量，实现了在产品开发之初对双质量飞轮的核准扭矩容量的仿真分析计算，以有效规避后期产品的整改，缩短产品的研发周期，降低整个动力系统的研发成本。
11.一些示例性实施例中，所述发动机的最大扭矩为te，所述驱动扭矩为t1，t1＝te*a1；所述电机的最大扭矩为t
p
，所述制动扭矩为t2，t2＝t
p
*a2；所述初始扭矩容量为t，t＝t1 t2；
12.其中，a1为发动机扭矩的安全系数，a2为电机扭矩的安全系数，a1、a2均基于所述一维扭振模型仿真计算得出。
13.基于一维扭振模型仿真计算获得驱动扭矩、制动扭矩以及初始扭矩容量，以提高获得双质量飞轮的核准扭矩容量的准确性。
14.一些示例性实施例中，所述a1的数值范围为1.1至1.3。
15.一些示例性实施例中，所述a2的数值范围为1.0至1.2。
16.一些示例性实施例中，所述换挡策略包括以下参数中的至少一个：发动机扭矩、换挡转速点、电机扭矩、换挡时间、换挡前后的速比、制动器扭矩或者离合器扭矩。
17.利用发动机扭矩、换挡转速点、电机扭矩、换挡时间、换挡前后的速比、制动器扭矩或者离合器扭矩以对初始扭矩容量进行验证，以提高获得核准扭矩容量的准确性。
18.一些示例性实施例中，所述基于所述一维扭振模型，输入换挡策略，以获取所述双质量飞轮的最大瞬态扭矩，根据获取的所述最大瞬态扭矩对所述初始扭矩容量进行评估，以获得所述双质量飞轮的核准扭矩容量，包括：
19.当获取的所述最大瞬态扭矩大于所述初始扭矩容量，则调整所述换挡策略直到获得的所述最大瞬态扭矩不大于所述初始扭矩容量，则将所述初始扭矩容量设定为所述核准扭矩容量。
20.基于一维扭振模型，当获取的最大瞬态扭矩大于初始扭矩容量，则调整换挡策略后再次获取最大瞬态扭矩，直到获得的最大瞬态扭矩不大于初始扭矩容量，则将该初始扭矩容量设定为核准扭矩容量。
21.一些示例性实施例中，所述基于所述一维扭振模型，输入换挡策略，以获取所述双质量飞轮的最大瞬态扭矩，根据获取的所述最大瞬态扭矩对所述初始扭矩容量进行评估，以获得所述双质量飞轮的核准扭矩容量，包括：
22.当获取的所述最大瞬态扭矩大于所述初始扭矩容量，则调整所述初始扭矩容量以获得所述核准扭矩容量，以使所述核准扭矩容量不小于所述最大瞬态扭矩。
23.基于一维扭振模型，当获取的最大瞬态扭矩大于初始扭矩容量，则调整初始扭矩容量以获得核准扭矩容量，以使核准扭矩容量不小于最大瞬态扭矩。
24.一些示例性实施例中，所述搭建换挡工况的一维扭振模型包括：
25.对发动机的主体部件进行简化，所述主体部件包括扭转减震器、曲轴、连杆、活塞中的一种或多种，简化后的所述主体部件用惯量、刚度、阻尼元件代替。
26.对发动机的主体部件进行简化，以用于搭建一维扭振模型。
27.一种控制装置，包括处理器以及存储有计算机程序的存储器，所述处理器执行所述计算机程序用以实现上述任一实施例所述的仿真分析方法的步骤。
28.一种双质量飞轮，所述双质量飞轮的核准扭矩容量应用上述任一实施例所述的仿真分析方法仿真获得。
29.在阅读并理解附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图说明
30.附图用来提供对本文技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术实施例一起用于解释本文的技术方案，并不构成对本文技术方案的限制。
31.图1为本技术一些示意性实施例中的双质量飞轮扭矩容量的仿真方法的步骤流程图；
32.图2为本技术一些示意性实施例中的一维扭振模型的示意图；
33.图3为本技术一些示意性实施例中的不同换挡时间双质量飞轮弹簧动态扭矩变化
情况；
34.图4为本技术一些示意性实施例中的不同换挡时间下发动机转速变化曲线图；
35.图5为本技术一些示意性实施例中的不同换挡时间双质量飞轮主次级相对转角变化特性；
36.图6为本技术一些示意性实施例中的不同换挡时间下传动系统所需的电机扭矩变化特性。
37.附图标记：
38.1-发动机，2-双质量飞轮，3-第一电机，4-离合器，5-制动器，6-齿轮箱，7-第二电机，8-差速器。
具体实施方式
39.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本文的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本文，而非对本文的限定。
40.本技术发明人发现，在混合动力车辆开发过程中，出现多起由于双质量飞轮弹簧断裂的问题，引发传动系统功能失效，导致混合动力车辆无法正常行驶。经过对发生此问题的车辆进行分析，发现某工况下传动系统最大瞬态扭矩超过双质量飞轮的核准扭矩容量，导致弹簧出现断裂的现象。
41.因此，本技术发明人提出了一种双质量飞轮扭矩容量的仿真方法，利用该仿真方法可以在双质量飞轮的开发初期，对双质量飞轮的核准扭矩容量进行仿真计算以及验证，可有效避免后期产品出现的断裂等问题，从整体上缩短产品的研发周期，降低整个动力系统的研发成本。
42.本技术一实施例中，如图1所示，提供一种双质量飞轮扭矩容量的仿真方法。该双质量飞轮扭矩容量的仿真方法包括：
43.搭建换挡工况的一维扭振模型。
44.基于一维扭振模型，计算出发动机施加给双质量飞轮的驱动扭矩以及电机施加给双质量飞轮的制动扭矩，以获取双质量飞轮的初始扭矩容量。
45.基于一维扭振模型，输入换挡策略，以获取双质量飞轮的最大瞬态扭矩，根据获取的最大瞬态扭矩对初始扭矩容量进行评估，以获得双质量飞轮的核准扭矩容量。
46.本技术实施例所提供的双质量飞轮扭矩容量的仿真方法，基于发动机与电机相互协同作用下，对双质量飞轮的核准扭矩容量需求进行计算。在混动车辆行驶中，由于电机与发动机进行协同工作，特别在加速升档工况，需要电机辅助发动机进行降速与降扭矩，将导致双质量飞轮内部的弹簧零件，分别承受发动机扭矩与电机扭矩的共同作用。因此，建立了一种适用于混合动力传动系统的双质量飞轮扭矩容量的仿真方法，结合换挡标定策略，计算出传动系统的最大瞬态扭矩，以对初始扭矩容量进行验证，以获得核准扭矩容量。
47.一些示例性实施例中，如图1、图2所示，搭建换挡工况的一维扭振模型包括收集混合动力总成结构参数与传动系统的几何数据。例如，动力总成传动系统的二维图纸、三维几何数模、传动系统的布置截面示意图、发动机与变速器的结构参数、发动机全负荷激励载荷、电机map、离合器特性及标定策略等。其中，电机map又叫等高线图或者云图。电机map是电机测试时生成的一种数据曲线图，主要是反映在不同转速、扭矩下的电机效率分布情况。
48.在研发一款车型时，动力系统的主要部件可借用现有车型的数据。或者是基于现有数据，对局部结构进行优化以获得满足开发参数的数据。或者是对重点部件进行全新的建模。由于车辆传动系统是典型的时变系统，可根据加速升档工况对仿真模型进行逐级简化。例如，将发动机的扭转减震器、曲轴、连杆、活塞、双质量飞轮等，用惯量、刚度、阻尼元件代替。或者，将双质量飞轮用现有的拟借用的双质量飞轮的三维数据进行模型的搭建。其中，搭建换挡工况的一维扭振模型还包括对变速箱各轴段进行简化，以简化为各个挡位下轴段的惯量、刚度、阻尼等。如图2所示，以某款车型为例，一维扭振模型简化为包括发动机1、双质量飞轮2、第一电机3、离合器4、制动器5、齿轮箱6、第二电机7以及差速器8等。
49.一些示例性实施例中，基于搭建的一维扭振模型，计算出发动机施加给双质量飞轮的驱动扭矩，将驱动扭矩标记为t1。其中，t1＝te*a1。te为发动机的最大扭矩。a1为发动机扭矩的安全系数。a1基于一维扭振模型仿真计算得出。
50.基于搭建的一维扭振模型，计算出电机施加给双质量飞轮的制动扭矩，将制动扭矩标记为t2。其中，t2＝t
p
*a2。t
p
为电机的最大扭矩。a2为电机扭矩的安全系数。a2基于一维扭振模型仿真计算得出。a2的计算思路以及计算步骤可参考a1的计算。其中，双质量飞轮的初始扭矩容量为t，t＝t1 t2。
51.一些示例性实施例中，所述a1的数值范围为1.1至1.3。所述a2的数值范围为1.0至1.2。
52.一些示例性实施例中，如图1、图3、图4、图5、图6所示，基于一维扭振模型，输入换挡策略，以获取双质量飞轮的最大瞬态扭矩。例如，如图3所示，给出两种不同换挡时间下(t1、t2)，双质量飞轮的动态扭矩变化曲线。如图3所示，在两种换挡时间下，双质量飞轮的最大动态扭矩值分别为tm1和tm2。其中，换挡策略包括发动机扭矩、换挡转速点、电机扭矩、换挡时间、换挡前后的速比、制动器扭矩以及离合器扭矩中的一个或者多个。根据获取的最大瞬态扭矩对初始扭矩容量进行评估。例如，如图4所示，给出两种不同换挡时间下(t1、t2)，发动机的转速变化历程。如图4所示，在两种换挡时间下，发动机的转速变化值分别为n1和n2。例如，如图5所示，给出两种不同换挡时间下(t1、t2)，双质量飞轮主次级相对转角。如图5所示，在两种换挡时间下，双质量飞轮主次级相对转角变化值分别为α1和α2。在不同换挡时间下，发动机的转速和双质量飞轮主次级相对转角也可用于辅助评估初始扭矩容量。例如，在两种不同换挡时间下，借助双质量飞轮主次级相对转角以有效规避弹簧发生并圈的风险。如图6所示，给出两种不同换挡时间下(t1、t2)，整个传动系统所需的电机扭矩变化特性。如图6所示，在两种换挡时间下，电机扭矩的变化值分别为td1和td2。
53.如果获取的最大瞬态扭矩不大于初始扭矩容量，则可以将该初始扭矩容量设定为核准扭矩容量。或者，可将核准扭矩容量定义为最大瞬态扭矩和初始扭矩容量之间的一个值。如果获取的最大瞬态扭矩大于初始扭矩容量，则需要进行调整。例如，调整换挡策略后，再次获取最大瞬态扭矩，如此反复，直到获得的最大瞬态扭矩不大于初始扭矩容量，则将该初始扭矩容量设定为核准扭矩容量。调整换挡策略包括对发动机扭矩、换挡转速点、电机扭矩、换挡时间、换挡前后的速比、制动器扭矩或者离合器扭矩中的至少一个参数进行调整。或者，调整初始扭矩容量以获得核准扭矩容量，以使核准扭矩容量不小于最大瞬态扭矩。由于，初始扭矩容量t，t＝te*a1 t
p
*a2，可以通过调整te、a1、t
p
、a2中的至少一个参数，以实现对初始扭矩容量的调整。
54.本技术另一实施例还提出一种控制装置。所述控制器包括处理器以及存储有计算机程序的存储器。其中，处理器设置为可执行计算机程序用以实现上述任一实施例所述的仿真分析方法的步骤。
55.本技术又一实施例还提出一种双质量飞轮。所述双质量飞轮的核准扭矩容量应用任一实施例所述的仿真分析方法仿真获得。
56.在本文的描述中，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。
57.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。
58.虽然本文所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本文而采用的实施方式，并非用以限定本文。任何本文所属领域内的技术人员，在不脱离本文所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本文的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。